Единственное отличие Гарвардской архитектуры от фон-Неймановской состоит в том, что память программ и память данных разделены, и они используют физически разделённые линии (шины). Это позволяет пересылать команды и данные одновременно, следовательно, такая архитектура может значительно увеличить производительность.

Эта архитектура так же имеет своё АЛУ, УУ и устройство ввода-вывода. Основным недостатком являлась высокая цена ЭВМ. Эта архитектура была разработана в конце 1930 годов в гарвардском университете Говардом Айхеном. Была реализована в ЭВМ Марк-1 (1944 год). Гарвардская архитектура более подходит для специализированных ЭВМ, предназначенных для решения задач в реальном времени.

Поколения ЭВМ

Современная история ЭВТ отсчитывается с опубликования работы Джона фон Неймана в 1945 году. Впервые возможность построения цифровой ВМ была доказана английским математиком Аланом Тьюрингом в 1936 году. Он показал, что любой алгоритм реализуется с помощью его дискретного автомата, который был назван "машиной Тьюринга". Независимо от него то же самое доказал Пост ("машина Поста").

Первые машины были сконструированы Конродом Сузе (Z1, Z2, Z3, Z4). Попытка построения универсальной ЭВМ была предпринята США при постройке машины Марк-1 в Гарвардском университете.

Характеристики Марк-1:

1. Работала с 23-х разрядными десятичными цифрами.

2. Программа вводилась покомандно с перфоленты.

3. Сложение двух чисел - 0,3 секунды.

4. Умножение двух чисел - 6 секунд.

5. Деление двух чисел - 11 секунд.

Релейная база этой машины была ненадёжна. Для увеличения её надёжности были разработаны специальные реле, на которых была построена ЭВМ Марк-2.

Реальный отсчёт ЭВТ ведётся с момента перехода от реле к триггерам (Триггер был изобретён в СССР Бончем Бреувичем в 1918 году в Нижнем Новгороде).

Первая ЭВМ, разработанная на базе электронных компонентов, была построена в 1942 году, назвалась ENIAC. Разработана в Пенсильванском университете под руководством Моушли и Эккера.

В 1943 году под руководством Тьюринга в Англии была построена ЭВМ Колосс.

Первое поколение ЭВМ – элементная база ЛАМПЫ – 1950 год.

В СССР началом выпуска серийных ЭВМ считают выпуск МЭСМ, которая разработана под руководством Лебедева. В 1952-1953 году под руководством Мельникова и Бурцева была разработана БЭСМ-1 и на её основе выпускалась серийная машина БЭСМ-2, в которой использовались 2 новых принципа – стек и конвейеризация. Быстродействие АЛУ достигало 10000 операций в секунду.

В 1953 году была разработана машина Стрела под руководством Василевского. Также в Московском Энергетическом Институте под руководством академика Исаака Семёновича Брука была разработана ЭВМ под названием М-1. в это же время в Минске был создан завод по производству ЭВМ под названием Минск.

В Пензе было создано КБ под руководством академика Рамеева, где разработали и серийно выпускали ЭВМ Урал.

Также в это же время в США выпускают ЭВМ EDVAC и другие машины. Структура ЭВМ первого поколения полностью соответствовала машине фон Неймана и их технические характеристики были значительно ниже характеристик современных ПК.

Второе поколение ЭВМ – элементная база ТРАНЗИСТОРЫ – начало 1960-х.

Транзисторы позволили обеспечить большую надёжность, быстродействие, меньшее энергопотребление (наработка на отказ – 100 часов), переход к печатному монтажу. В это же время начинается бурное развитие математического и программного обеспечения. Создаются языки ALGOL и FORTRAN. Создаются простейшие компиляторы и интерпретаторы. Работа пользователя у пульта управления становится нецелесообразной. Основным режимом становится работа через операторов.

Применяется многопрограммное ЭВМ. Для работы в пакетном режиме создаются первые мониторы. Вследствие чего происходит резкое увеличение использования ЭВМ второго поколения.

Третье поколение ЭВМ - элементная база ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ – начало 1970-х

В данном поколении ЭВМ произошли некоторые архитектурные изменения и увеличение надёжности. В машинах третьего поколения формируется концепция канала, начинается работа с распараллеливанием процессора. Появляется микропрограммное управление, иерархируется память и впервые вводится понятие агрегатирования.

Каналы делились на мультиплексные (для подключения медленных устройств) и селекторные (высокоскоростные устройства). В данной архитектуре канал является основным структурным элементом и фактически представлял собой процессор управления.

В структуре процессора и ОП появляются специальные устройства, которые организуют адресные механизмы, обеспечивающие адресацию, перемещение программы в памяти, взаимную защиту. В процессорах появляется несколько АЛУ (целочисленные, плавающие, для работы с адресами). Эти АЛУ параллельно не работают, но для выполнения той или иной обработки выбирается определённое АЛУ.

В памяти чётко выделяется основная память, к которой процессор обращается непосредственно, и массовая память, ёмкость которой значительно больше основной памяти, но непосредственно процессору она недоступна, также как и данные с ВЗУ.

Так как память иерархична, то создаются механизмы для управления памятью. Появляется концепция управления виртуальной памятью, развиваются внешние устройства.

Самое главное в ЭВМ 3 поколения – что ЭВМ начинают выпускаться сериями, или семействами, или совместимыми моделями.

Дальнейшее развитие математического и ПО приводит к созданию пакетных программ для решения типовых задач, проблемно-ориентированных программных языков. Впервые создаются универсальные программные комплексы - операционная система.

Четвёртое поколение ЭВМ

В четвёртом поколении ЭВМ (середина 70-х-80-х годов) характерно применение БИС и СБИС, более тесной становится связь структуры ЭВМ и её ПО, особенно ОС. Отчётливо проявляется тенденция к унификации ЭВМ, созданию машин, представляющих собой единую систему: ЕС-ЭВМ-1010, 1015, 1020, 1030, …, 1052. Аналог машин IBM 360/370.